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Effects of multiple binding sites of CYP2C9 on its allosteric modulation

Research Project

Project/Area Number 18K06613
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47020:Pharmaceutical analytical chemistry and physicochemistry-related
Research InstitutionDoshisha Women's College of Liberal Arts

Principal Investigator

前川 京子  同志社女子大学, 薬学部, 教授 (70270626)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 安達 基泰  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学領域, 上席研究員(定常) (60293958)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords薬物代謝酵素 / 遺伝子多型 / X線結晶構造解析 / CYP2C9 / 構造活性相関
Outline of Annual Research Achievements

薬物代謝酵素CYP2C9は、複数の基質結合部位を有するアロステリック酵素である。昨年度までの成果として、X線結晶構造解析により、CYP2C9.1(野生型)にはロサルタンの結合部位が3箇所(①活性中心、②末梢、③アクセスチャネル)存在するが、CYP2C9.2(*2変異型)には、ロサルタンの結合部位が1箇所(①活性中心)のみであることを明らかにしている。今年度は、CYP2C9.1及びCYP2C9.2精製タンパクを用いて、ロサルタンに対する代謝活性をin vitroで測定し、X線結晶構造解析の結果と総合してCYP2C9.2のロサルタンに対する代謝活性変化のメカニズムを考察した。さらに等温滴定カロリメトリー(ITC)法を用いた相互作用解析を行った。
ロサルタンの代謝物であるE-3174産生のMichaelis-Menten モデルのパラメーターをCYP2C9.1とCYP2C9.2で比較したところ、Km値に有意な変化はなかった。一方、CYP2C9.2のVmax値、及びintrinsic clearance値は、野生型の約50%に有意に低下した。CYP2C9.2による活性低下は、Cytochrome P450 reductase (CPR) の膜画分に、精製CYP2C9タンパクを添加して代謝反応を行った場合でも、CPRとCytochrome b5(b5)を共発現する膜画分に、精製CYP2C9タンパクを添加した場合でも、同程度に認められた。これらの結果より、CYP2C9.2は活性中心の構造には影響を与えず、ロサルタンに対する結合の親和性はCYP2C9.1と同等であること、一方で、F-Gヘリックスやアクセスチャネルの構造を変えることで、基質が活性中心に到達する効率を低下させて代謝反応を低下させる可能性が示された。またこのメカニズムに、b5は関与しないと考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症の拡大で、緊急事態宣言中に大学キャンパスが閉鎖されたことから、実験を伴う研究活動に支障を生じた。

Strategy for Future Research Activity

結晶化を容易にするため、より純度の高いタンパク精製の検討も行う。CPRタンパクの大腸菌発現系、精製法を確立し、変異体活性低下のメカニズム解析に用いる。

Report

(3 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(7 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Albany College(米国)

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Albany College(米国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Albany College(米国)

    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Journal Article] Structure of Cytochrome P450 2C9*2 in Complex with Losartan: Insights into the Effect of Genetic Polymorphism2020

    • Author(s)
      Parikh Sonia J.、Evans Chiara M.、Obi Juliet O.、Zhang Qinghai、Maekawa Keiko、Glass Karen C.、Shah Manish B.
    • Journal Title

      Molecular Pharmacology

      Volume: 98 Pages: 529-539

    • DOI

      10.1124/molpharm.120.000042

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 薬物代謝酵素CYP2C9の構造活性相関研究のための大腸菌における発現系 の改良に関する研究2020

    • Author(s)
      堀田 美翔、南 幸穂、北 奈都水、瀨古 寿々菜、大石 真理子、髙橋 知里、安達 基泰、前川 京 子
    • Organizer
      日本薬学会第140 年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Crystal Structure of CYP2C9*2 Genetic Variant in Complex with an Angiotensin II Receptor Blocker Drug Losartan2019

    • Author(s)
      Chisato Takahashi, Natsumi Kita, Yukiho Minami, Mika Horita, Mai Katsuragi, Risako Kitani, Motoyasu Adachi, Keiko Maekawa
    • Organizer
      日本薬物動態学会 第34回年会 つくば
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 生物理学的手法を用いた薬物代謝酵素CYP2C9の 基質結合様式の解明2019

    • Author(s)
      髙橋知里, 桂木麻衣, 木谷理紗 , 堀田美翔, 安達基泰, 前川京子
    • Organizer
      日本薬学会第139年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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